KR102593383B1 - 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이 장치의 디스플레이 제어 - Google Patents

운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이 장치의 디스플레이 제어 Download PDF

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폭스바겐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법, 명령어들을 갖는 컴퓨터 프로그램 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치가 사용되는 운송 수단에 관한 것이다. 제1 단계에서, 적어도 하나의 안전 관련 파라미터가 결정된다(10). 2개 이상의 안전 관련 파라미터가 결정된 경우(10), 결정된 파라미터 중 하나가 선택적으로 보다 임계적인 파라미터로서 선택될 수 있다(11). 이어서, 증강 현실 헤드 업 디스플레이에 의해 표현될 디스플레이 요소의 강도는 적어도 하나의 안전 관련 파라미터에 따라 조정된다(12). 마지막으로, 표현될 디스플레이 요소는 증강 현실 헤드 업 디스플레이를 통해 디스플레이를 위해 출력된다(13).

Description

운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이 장치의 디스플레이 제어 {CONTROL OF A DISPLAY OF AN AUGMENTED REALITY HEAD-UP DISPLAY APPARATUS FOR A MEANS OF TRANSPORTATION}
본 발명은 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법, 명령어들을 갖는 컴퓨터 프로그램 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치가 사용되는 운송 수단에 관한 것이다.
가상 및 증강 현실 기술들 및 응용예들이 지속적으로 개발됨에 따라, 이들은 자동차 및 다른 운송 수단에도 또한 적용되고 있다. 독일어로는 "erweiterte Realitaet"인 증강 현실(AR)은, 3차원 공간에서 정확한 위치에 등록되어 실시간 상호 작용을 허용하는, 가상 요소들에 의한 실제 세계의 증강이다. 독일어권의 당업계에서 "Augmented Reality"라는 표현이 "erweiterte Realitaet"라는 표현보다 더 널리 보급되었기 때문에, 이하에서는 전자가 사용된다. 동의어로, "혼합 현실"이라는 표현도 또한 사용된다.
시각적으로 정확한, 컨택트 아날로그 방식의 가상 확장에 의해 이에 상응하게 운전자 작업 공간을 증강시키기 위한 가능한 기술적 구현은, 헤드 업 디스플레이(HUD)를 제공한다. 이 경우, 대시보드에 설치된 디스플레이의 광 빔들이 복수의 미러와 렌즈를 통해 폴딩되고, 프로젝션 표면을 통해 운전자의 눈으로 반사되어, 운전자는 차량 외부의 가상의 이미지를 인지한다. 자동차 분야에서 주로 윈드 스크린이 프로젝션 표면으로서 사용되고, 표현 시에는 이러한 윈드 스크린의 만곡된 형태가 고려되어야 한다. 대안으로서, 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 추가적인 윈드 스크린도 또한 부분적으로 이용되고, 이러한 윈드 스크린은 운전자와 윈드 스크린 사이에서 대시보드 상에 배치된다. 주행 장면과 디스플레이의 시각적 중첩에 의해, 정보를 판독하기 위한 머리 및 눈의 이동은 거의 필요로 하지 않는다. 또한, 눈을 위한 적응 노력도 감소되는데, 디스플레이의 가상의 거리에 따라 거의 또는 전혀 시력 조절이 이루어지지 않아도 되기 때문이다.
증강 현실은 도로와 오브젝트들의 컨택트 아날로그 방식의 표시를 통해 운전자를 지원하기 위한 다양한 응용 가능성들을 제공한다. 비교적 명백한 예들은 주로 네비게이션 분야와 관련된다. 고전적인 네비게이션 디스플레이들은 종래의 헤드 업 디스플레이에 일반적으로 개략적인 표현을, 예를 들어 다음 번에 우회전해야 하는 것에 대한 신호로서 우측 직각으로 연장되는 화살표를 디스플레이하는 한편, AR 디스플레이들은 훨씬 더 효과적인 가능성을 제공한다. 디스플레이들은 "환경의 부분"으로서 표현될 수 있기 때문에, 운전자에게 예를 들어 네비게이션 표시 또는 위험 경고를 실제의 관련 장소에 직접, 매우 효과적으로 나타낼 수 있다.
J.L. Gabbard 외의 논문 "Behind the Glass: Driver Challenges and Opportunities for AR Automotive Applications" [1]은 자동차 응용 분야에서 증강 현실이 통합될 때의 요구 사항들을 연구한다. 폐색(occlusion)으로도 또한 지칭되는, 주변 환경의 주행 관련 정보들의 오버랩은, 컨택트 아날로그 방식 AR 디스플레이의 주요 단점 중 하나이다. 증강 현실 헤드 업 디스플레이는 직접적으로 주행과 관련된 영역의 정보를 표현한다. 결과적으로, 헤드 업 디스플레이의 임의의 디스플레이는 예를 들어 도로 상의 장애물과 같은 중요한 정보를 가릴 수 있다. 이러한 작용은 증가된 클러터에 의해, 즉 작은 공간 상에 요소들이 축적됨으로써 증대된다.
이미지 정보의 중첩된 표현과 관련하여 DE 10 2012 020 568 A1호는 자동차의 네비게이션 장치를 작동하기 위한 방법을 설명한다. 이러한 방법에서, 네비게이션 장치의 조정 장치는 차량 주변 환경의 물리적 또는 화학적 특성 또는 물질적 특성과 관련된 적어도 하나의 변환기의 신호를 수신하며, 이는 자동차의 운전자에 의해 주변 환경에서 광학적으로 인지될 수 있다. 신호에 따라 주변 환경의 실제와 같은 이미지가 생성되어, 신호에 기초하여 인식된 주변 환경의 특성 또는 상태가 재현된다. 주변 환경의 실제와 같은 이미지는 주변의 지도와 결합되어, 이를 통해 생성된 결합된 그래픽이 디스플레이 장치로 전달된다.
본 발명의 과제는 주행 관련 정보들의 오버랩으로 인해 발생하는 단점의 감소를 가능하게 하는, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이 제어를 위한 해결 방안을 제공하는 것이다.
이러한 과제는 청구항 제1항의 특징을 갖는 방법, 청구항 제11항에 따른 명령어들을 갖는 컴퓨터 프로그램 및 청구항 제12항의 특징을 갖는 장치에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항의 주제이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법은 다음 단계들:
- 적어도 하나의 안전 관련 파라미터를 결정하는 단계; 및
- 적어도 하나의 안전 관련 파라미터에 따라 증강 현실 헤드 업 디스플레이를 통해 표현될 디스플레이 요소의 강도를 조정하는 단계
를 포함한다
본 발명의 다른 양태에 따르면, 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터가 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 다음 단계들을 실행하게 하는 명령어들을 포함한다:
- 적어도 하나의 안전 관련 파라미터를 결정하는 단계; 및
- 적어도 하나의 안전 관련 파라미터에 따라 증강 현실 헤드 업 디스플레이를 통해 표현될 디스플레이 요소의 강도를 조정하는 단계.
컴퓨터라는 용어는 여기서 넓게 이해되어야 한다. 컴퓨터는 특히, 제어 디바이스, 내장된 시스템 및 다른 프로세서 기반 데이터 처리 장치도 또한 포함한다.
컴퓨터 프로그램은 예를 들어 전자 검색을 위해 제공될 수 있거나 또는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 장치는:
- 적어도 하나의 안전 관련 파라미터를 결정하기 위한 분석 모듈; 및
- 적어도 하나의 안전 관련 파라미터에 따라 증강 현실 헤드 업 디스플레이를 통해 표현될 디스플레이 요소의 강도를 조정하기 위한 제어 모듈
을 포함한다.
본 발명에 따른 해결 방안에서, 디스플레이 요소로부터 발생하는 폐색 또는 커버의 동적 감소가 수행된다. 안전 임계적인 파라미터에 따라, 디스플레이 요소의 강도가 감소된다. 이를 위해, 예를 들어 디스플레이 요소의 불투명도가 설정될 수 있거나, 또는 이미지 요소에 의해 점유되는 디스플레이 요소의 면적 부분이 조정될 수 있다. 이러한 폐색의 감소 없이는, 예를 들어 일정하게 높은 강도를 가진, 멀리 위치된 분기 화살표가 증강 현실 표현으로 인해 접근 시 점점 더 커지게 되고, 이에 따라 임계적인 오버랩이 발생한다. 주행 관련 정보들의 오버랩을 방지하기 위해, 표현된 디스플레이 요소가 윤곽선으로 축소될 수 있다. 그러나, 테스트에서는 주변 밝기가 높을 때에는 윤곽선으로 축소된 이러한 디스플레이 요소의 가시성이 보장될 수 없는 것으로 밝혀졌다. 또한, 디스플레이 요소가 단지 특정 크기까지만 증가하도록, 표현된 디스플레이 요소의 크기가 제한될 수 있다. 그러나, 이것은 증강 현실 효과를 방해한다. 반면, 설명된 해결 방안에 의해, 확대로 인한 폐색의 증가는 강도의 감소를 통해 보상된다. 이 경우, 디스플레이 요소가 부각되는 것은, 단지 폐색이 임계적이거나 또는 문제가 되는 경우에만 감소된다. 디스플레이가 인지될 수 있도록, 환경에 대해 충분히 부각되는 것을 필요로 한다. 이를 통해, 인지 가능성과 폐색 감소 간의 절충안이 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 적어도 하나의 안전 관련 파라미터는 목표 요소에 대한 운송 수단의 거리 또는 목표 요소와의 충돌까지의 시간이다. 디스플레이 요소에 의해 커버된, 작은, 움직이지 않는 오브젝트, 예를 들어 어린이는 특히 임계적인 상황으로 간주될 수 있다. 이러한 상황은 도시 환경에서 발생할 가능성이 높다. 디스플레이 요소에 의한 폐색은, 이러한 디스플레이 요소가 가장 클 때, 즉 가상 디스플레이 요소와 자기(ego) 차량 간의 간격이 작은 경우에 가장 임계적이다. 운전자가 잠재적으로 커버된 장애물에 대해 반응할 수 있는 가능성을 제공하기 위해, 커버는 임계적인 간격 미만으로 감소되어야 한다. 임계적인 간격은 자기 차량의 속도에 의존하며, 여기서 안전 지표로서는, 충돌까지의 시간이 종종 사용된다. 도시 환경의 경우, 충돌까지의 시간에 대해 1.5 초의 값이 허용되는 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 일부 상황에서는, 충돌까지의 시간을 고려하는 것에 전적으로 의존하는 것만으로는 충분하지 않다. 예를 들어 러시아워와 같이 교통이 느린 상황에서는 폐색이 매우 늦게 감소될 수 있다. 따라서, 강도는 거리에 의해서도 또한 영향을 받는 경우에 유용하다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 디스플레이 요소의 크기는 강도를 조정하는 단계에서 고려된다. 예를 들어 강도의 조정은 예를 들어 높이, 너비 또는 면적과 관련하여 특정 최소 크기를 포함하는 디스플레이 요소로 제한될 수 있다. 이러한 방식으로, 기본적으로 문제가 있는 폐색을 야기하지 않는 디스플레이 요소는 제외된다. 또한, 디스플레이 요소의 크기는 거리의 결정 시 고려될 수 있고, 이러한 거리 미만에서 강도의 조정이 수행되어야 한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 목표 요소까지의 운송 수단의 거리뿐만 아니라, 목표 요소와의 충돌까지의 시간도 또한 결정되고, 디스플레이 요소의 강도를 조정하는 단계를 위해, 보다 임계적인 파라미터가 선택된다. 시간 파라미터를 포함하는 것은, 속도에 의존하는 폐색 감소를 보장한다. 이를 통해, 반응 및 제동을 위한 충분한 시간이 존재하는 것이 보장될 수 있다. 예를 들어 상대적으로 작은 디스플레이 요소는, 자아 속도가 150 km/h일 때 컨택트 아날로그 방식의 표현으로 인해 멀리 위치된 장애물을 커버할 수 있고, 이에 의해 단지 디스플레이 요소의 거리 또는 크기에만 기초한 해결 방안의 경우, 반응 및 제동을 위한 충분한 시간이 보장될 수 없다. 반면, 시간에 의존하는 해결 방안은 장애물이 커버되지 않는 것을 보장한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 강도는 적어도 하나의 안전 관련 파라미터에 따라 공칭 강도의 100 % 내지 0 %에서 조정될 수 있다. 디스플레이 요소의 설계에 따라, 디스플레이 요소가 상이한 공칭 강도를 갖는 복수의 부분으로 구성되는 것이 제공될 수 있다. 예를 들어 가상 표지판은 100 %, 70 % 및 50 %의 강도로 연속적으로 배치된 3개의 방향 화살표로 구성될 수 있다. 따라서, 강도의 조정을 단순화하기 위해, 각각의 경우에 공칭 강도의 백분율 조정을 결정하는 것이 합리적이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 디스플레이 요소의 강도는 적어도 하나의 안전 관련 파라미터에 따라서 단지 감소되지만, 그러나 다시 증가되지는 않는다. 이러한 방식으로, 예를 들어 강한 제동 동작에서, 강도가 변동하는 것이 방지될 수 있다. 제공된 상황에서 디스플레이 요소의 강도가 충돌까지의 시간에 의해서만 영향을 받는 경우, 운전자가 교차로에 빠르게 접근하다가 감속하는 경우에 변동을 유발하는데, 이는 충돌까지의 시간이 다시 증가하기 때문이다. 따라서, 강도는 적어도 충돌까지의 시간에 의해 단지 한 방향으로만, 즉 단지 감소하는 방식으로만 영향을 받게 된다. 감소 후 충돌까지의 시간이 다시 증가하면, 강도는 지금까지의 수준으로 유지되고, 이 경우 충돌까지의 시간이 이전의 더 낮은 값의 미만이 될 때에만 다시 감소한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 디스플레이 요소의 윤곽선은 변경되지 않고 가시적으로 유지된다. 주변 오브젝트를 커버하기에는 디스플레이 요소의 윤곽선이 너무 얇기 때문에, 문제 없이 일정하게 가시적으로 유지될 수 있다. 이를 통해, 디스플레이 요소를 통해 전달되는 정보의 지속적인 가시성 및 이해 용이성이 동시에 보장된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 디스플레이 요소의 강도를 조정하는 단계를 위한 함수는 적어도 하나의 안전 관련 파라미터의 함수에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어 디스플레이 요소의 크기에 기초하여 함수가 조정될 수 있어, 예를 들어 거리가 설정될 수 있고, 이러한 거리 미만에서 강도의 조정이 수행되어야 한다. 이러한 함수는 또한 운송 수단의 사용자에 의해 조정될 수 있으며, 이에 따라, 사용자는 디스플레이 요소의 표현을 자신의 개인적인 취향에 맞게 조정할 수 있다. 또한, 운송 수단 또는 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 제조 업체에 의해 함수가 조정될 수 있는 가능성도 존재한다. 이는 변경된 규정 또는 교통 조사의 결과에 대해 반응할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 디스플레이 요소는 네비게이션 표시 또는 경고 표시이다. 이러한 유형의 디스플레이 요소는 컨택트 아날로그 방식의 표현에 특히 종종 사용되기 때문에, 본 발명에 따른 해결 방안의 적용은 이러한 유형의 디스플레이 요소를 위해 제공될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 목표 요소는 장애물 또는 교차로이다. 네비게이션 표시의 경우, 목표 요소는 일반적으로 네비게이션 표시가 배치되어 있는 교차로이다. 반면, 경고 표시는 물체, 다른 교통 참여자 또는 도로 손상과 같은 장애물에 자주 사용된다.
본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 장치는 (부분) 자율적으로 또는 수동으로 제어되는 운송 수단에서 특히 유리하게 사용된다. 운송 수단은 특히 자동차일 수 있지만, 그러나 선박, 예를 들어 볼로콥터(Volocopter)와 같은 항공기 등일 수도 있다.
본 발명의 다른 특징들은 도면과 관련하여 이하의 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법을 개략적으로 도시한다.
도 2는 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 장치의 제1 실시예를 도시한다.
도 3은 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 장치의 제2 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 해결 방안이 구현되는 운송 수단을 개략적으로 도시한다.
도 5는 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 일반적인 구조를 개략적으로 도시한다.
도 6은 운송 수단으로부터 먼 거리에 있는 디스플레이 요소의 제1 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 7은 운송 수단으로부터 가까운 거리에 있는 디스플레이 요소의 제1 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 8은 운송 수단으로부터 먼 거리에 있는 디스플레이 요소의 제2 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 9는 운송 수단으로부터 가까운 거리에 있는 디스플레이 요소의 제2 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 10은 목표 요소와의 충돌까지의 시간에 대한 디스플레이 요소의 강도의 의존성의 함수 그래프를 개략적으로 도시한다.
도 11은 목표 요소까지의 거리에 대한 디스플레이 요소의 강도의 의존성의 함수 그래프를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 원리의 보다 나은 이해를 위해, 본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명된다. 본 발명은 이러한 실시예들에 제한되지는 않고, 설명된 특징들이 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 보호 범위를 벗어나지 않고 결합되거나 또는 수정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 1은 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법을 개략적으로 도시한다. 제1 단계에서, 적어도 하나의 안전 관련 파라미터가 결정된다(10). 안전 관련 파라미터는 예를 들어 목표 요소에 대한 운송 수단의 거리 또는 목표 요소와의 충돌까지의 시간일 수 있다. 목표 요소는 예를 들어 장애물 또는 교차로일 수 있다. 2개 이상의 안전 관련 파라미터가 결정된 경우(10), 결정된 파라미터 중 하나가 선택적으로 보다 임계적인 파라미터로서 선택될 수 있다(11). 이어서, 증강 현실 헤드 업 디스플레이를 통해 표현될 디스플레이 요소, 예를 들어 네비게이션 표시 또는 경고 표시의 강도는, 적어도 하나의 안전 관련 파라미터에 따라 조정되고(12), 여기서 디스플레이 요소의 크기도 또한 고려될 수 있다. 예를 들어 디스플레이 요소의 불투명도가 설정될 수 있거나, 또는 이미지 요소에 의해 점유되는 디스플레이 요소의 면적 부분이 조정될 수 있다. 이를 위해 사용되는 함수들은 예를 들어 운송 수단의 사용자 또는 제조업체에 의해 조정될 수 있다. 유리하게는, 강도는 공칭 강도의 100 % 내지 0 %에서 조정될 수 있다. 디스플레이 요소의 윤곽선은 여기서 바람직하게는 변경되지 않고 가시적으로 유지된다. 유리하게는, 강도는 단지 감소되지만, 그러나 다시 증가되지는 않는다. 마지막으로, 표현될 디스플레이 요소는 증강 현실 헤드 업 디스플레이를 통해 디스플레이를 위해 출력된다(13).
도 2는 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 장치(20)의 제1 실시예의 단순화된 개략도를 도시한다. 장치(20)는 입력부(21)를 가지며, 이를 통해 정보가 수신되고, 이로부터 분석 모듈(22)이 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)를 결정한다. 예를 들어 정보는 카메라(43)의 이미지 데이터, 센서 시스템(44)의 데이터 또는 네비게이션 시스템(45)의 데이터이다. 센서 시스템(44)은 예를 들어 운송 수단 주변 환경의 오브젝트를 감지하기 위한 레이저 스캐너 또는 스테레오 카메라를 포함할 수 있다. 또한, 사전에 외부 컴포넌트에 의해 결정되었던 안전 관련 파라미터가 입력부(21)를 통해 직접 수신되는 것도 또한 가능하다. 안전 관련 파라미터(P)는 예를 들어 목표 요소에 대한 운송 수단의 거리 또는 목표 요소와의 충돌까지의 시간일 수 있다. 목표 요소는 예를 들어 장애물 또는 교차로일 수 있다. 분석 모듈(22)에 의해 2개 이상의 안전 관련 파라미터가 결정되는 경우, 결정된 파라미터 중 하나가 분석 모듈(22)에 의해 선택적으로, 보다 임계적인 파라미터로서 선택될 수 있다. 제어 모듈(23)은 증강 현실 헤드 업 디스플레이를 통해 표현될 디스플레이 요소, 예를 들어 네비게이션 표시 또는 경고 표시의 강도를 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)에 따라 조정할 수 있도록 구성되고, 여기서 디스플레이 요소의 크기도 또한 고려될 수 있다. 예를 들어 디스플레이 요소의 불투명도가 설정될 수 있거나, 또는 이미지 요소에 의해 점유되는 디스플레이 요소의 면적 부분이 조정될 수 있다. 이를 위해 사용되는 함수는 예를 들어 운송 수단의 사용자 또는 제조 업체에 의해 조정될 수 있다. 유리하게는, 강도는 공칭 강도의 100 % 내지 0 %에서 조정될 수 있다. 디스플레이 요소의 윤곽선은 여기서 바람직하게는 변경되지 않고 가시적으로 유지된다. 유리하게는, 강도는 단지 감소되지만, 그러나 다시 증가되지는 않는다. 장치(20)의 출력부(26)를 통해, 표현될 디스플레이 요소는 증강 현실 헤드 업 디스플레이를 통한 디스플레이를 위해 예를 들어 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 제어 디바이스(42)를 위한 이미지 데이터의 형태 또는 제어 신호의 형태로 출력될 수 있다.
분석 모듈(22) 및 제어 모듈(23)은 조절 모듈(24)에 의해 제어될 수 있다. 사용자 인터페이스(27)를 통해, 경우에 따라서는 분석 모듈(22), 제어 모듈(23) 또는 조절 모듈(24)의 설정이 변경될 수 있다. 장치(20)에서 발생하는 데이터는 필요한 경우, 예를 들어 추후의 평가를 위해 또는 장치(20)의 컴포넌트에 의한 사용을 위해 장치(20)의 메모리(25)에 저장될 수 있다. 분석 모듈(22), 제어 모듈(23) 및 조절 모듈(24)은 예를 들어 집적 회로와 같은 전용 하드웨어로서 구현될 수 있다. 그러나, 물론 이들은 부분적으로 또는 완전히 또한 결합될 수 있거나, 또는 CPU 또는 GPU와 같은 적절한 프로세서에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수도 있다. 입력부(21) 및 출력부(26)는 별도의 인터페이스 또는 결합된 양방향 인터페이스로서 구현될 수 있다. 설명된 예시에서, 장치(20)는 독립적인 컴포넌트이다. 그러나, 이는 증강 현실 헤드 업 디스플레이 장치의 제어 디바이스(42)에 또한 통합될 수도 있다.
도 3은 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 장치(30)의 제2 실시예의 단순화된 개략도를 도시한다. 장치(30)는 프로세서(32) 및 메모리(31)를 포함한다. 예를 들어 장치(30)는 컴퓨터 또는 제어 디바이스이다. 메모리(31)에는, 프로세서(32)에 의해 실행될 때, 장치(30)가 설명된 방법 중 하나에 따른 단계를 실행하게 하는 명령어들이 저장된다. 따라서, 메모리(31)에 저장된 명령어들은 프로세서(32)에 의해 실행될 수 있는 프로그램을 구현하고, 이러한 프로그램은 본 발명에 따른 방법을 실행한다. 장치(30)는 운송 수단의 주변 환경에 대한 정보, 예를 들어 네비게이션 데이터 또는 주변 환경에 대한 데이터를 수신하기 위한 입력부(33)를 갖는다. 프로세서(32)에 의해 생성된 데이터는 출력부(34)를 통해 제공된다. 또한, 메모리(31)에 저장될 수 있다. 입력부(33) 및 출력부(34)는 양방향 인터페이스를 형성하도록 결합될 수 있다.
프로세서(32)는 예를 들어 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서 또는 이들의 조합과 같은 하나 이상의 프로세서 유닛을 포함할 수 있다.
설명된 실시예의 메모리(25, 31)는 휘발성 및 비-휘발성 저장 영역 모두를 포함할 수 있고, 상이한 저장 디바이스 및 저장 매체, 예를 들어 하드 디스크, 광학 저장 매체 또는 반도체 메모리를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 도 4 내지 도 11을 참조하여 이하에서 설명될 것이다. 이러한 실시예에서, 증강 현실 헤드 업 디스플레이는 자동차에 설치된다. 물론, 본 발명에 따른 해결 방안은 이러한 적용 분야에 제한되지는 않는다. 증강 현실 헤드 업 디스플레이는 다른 유형의 운송 수단에도 또한 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 해결 방안이 구현되는 운송 수단(40)을 개략적으로 도시한다. 운송 수단(40)은 이러한 예시에서 자동차이다. 자동차는 관련된 제어 디바이스(42)를 구비하는 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)를 포함한다. 자동차는 또한, 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)의 디스플레이를 제어하기 위한 장치(20)를 포함한다. 장치(20)는 물론, 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41) 또는 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)의 제어 디바이스(42)에 또한 통합될 수 있다. 자동차의 다른 컴포넌트는 카메라(43) 및 오브젝트를 검출하기 위한 센서 시스템(44), 네비게이션 시스템(45), 데이터 전송 유닛(46) 및 예시적으로 하나가 도시되어 있는 일련의 지원 시스템(47)이다. 데이터 전송 유닛(46)에 의해 예를 들어 지도 데이터를 검색할 수 있도록, 서비스 제공자에 대한 연결이 구축될 수 있다. 데이터를 저장하기 위해, 메모리(48)가 존재한다. 자동차의 다양한 컴포넌트 간의 데이터 교환은 네트워크(49)를 통해 수행된다.
도 5는 운송 수단(40), 이러한 경우에는 자동차를 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)를 개략적으로 도시하며, 이를 통해 운송 수단(40)의 프로젝션 표면(53) 상에, 예를 들어 윈드 스크린 또는 운전자와 윈드 스크린 사이에서 대시보드 상에 배치된 유리 또는 플라스틱으로 이루어진 추가적인 스크린 상에 내용이 디스플레이될 수 있다. 표현된 내용은 이미징 유닛(50)에 의해 생성되고, 광학 모듈(51)에 의해 프로젝션 표면(53) 상으로 투사된다. 자동차의 경우, 프로젝션은 여기서 일반적으로 조향 휠 상부의 윈드 스크린 영역에서 수행된다. 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)의 아이 박스(Eyebox)의 위치는 광학 모듈(51)의 광학 컴포넌트(52)에 의해 조정될 수 있다. 이미징 유닛(50)은 예를 들어 LCD-TFT 디스플레이일 수 있다. 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)는 일반적으로 자동차의 대시보드에 설치된다.
도 6은 운송 수단으로부터 먼 거리에 있는 디스플레이 요소(60)의 제1 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 이러한 예시적인 실시예에서, 디스플레이 요소(60)는 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 시야(64)(FOV)(Field of View)에 디스플레이되는, 주변 환경에 배치된 표지판이다. 이러한 표지판은 도로에 대해 수직으로 목표 요소(61)의 위치 상에 위치 지정되며, 조작의 방향을 가리키는, 연속적으로 위치 지정된 3개의 화살표 요소로 구성된다. 목표 요소(61)는 여기서 조작이 발생하는 교차로이다. 도시된 예시에서, 각각의 화살표 요소는 개별 이미지 요소(63)로 구성되며, 여기서는 완전히 채워진 삼각형으로 구성된다. 목표 도로에 가장 가까이 위치된 좌측 화살표 요소의 삼각형은 100 %의 강도를 갖는다. 중앙 화살표 요소는 70 %의 강도를 갖고, 우측 화살표 요소는 50 %의 강도를 갖는다. 개별 삼각형은 각각 윤곽선(62)으로 구분된다. 채워진 삼각형의 상이한 강도는 상이한 해칭선의 사용을 통해 표시되어 있다. 이러한 실시예에서, 강도는 충전물의 불투명도를 전제로 한다.
도 7은 운송 수단으로부터 짧은 거리에 있는 디스플레이 요소(60)의 제1 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 디스플레이 요소(60)는 다시, 도 6에 이미 도시된 표지판이다. 실제의 오브젝트와 유사하게, 표지판이 확대되거나 또는 접근할 때 화살표 요소가 확대되고, 이에 의해 주변 환경에 배치된 오브젝트의 원하는 인상이 형성된다. 이는 주행 장면의 상당한 커버를 유발하고, 이는 특히 보행자에게 잠재적으로 위험한 상황을 유발할 수 있다. 또한, 특정 시점에서 점점 커지는 표지판으로 인해 야기되는 광 강도가 기능 안전성을 고려하여 설정된 임계값을 초과할 가능성이 존재한다. 이는 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 완전한 비활성화를 발생시킬 수 있다. 따라서 안전 관련 파라미터에 따라, 채워진 삼각형의 강도가 조정되는데, 즉 불투명도가 감소되고, 이는 다시 해칭선에 의해 표시된다. 디스플레이 요소(60)의 윤곽선(62)은 여기서 한편으로는 주변 오브젝트들을 커버하기엔 너무 얇고, 다른 한편으로는 분기 정보의 지속적인 가시성 및 이해 용이성을 보장하기 때문에, 일정하게 가시적으로 유지된다. 바람직하지 않은 부작용을 방지하고, 화살표 요소의 가시성 및 해석 가능성을 개선하기 위해, 이러한 유형의 표지판을 사용하는 지금까지의 응용예의 경우보다 화살표 요소의 더 큰 공칭 강도 및 더 큰 예각을 선택하는 것이 유용할 수 있다.
도 8은 운송 수단으로부터 먼 거리에 있는 디스플레이 요소(60)의 제2 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 디스플레이 요소(60)는 다시 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 시야(64)에 디스플레이되는 표지판이며, 이는 조작의 방향을 가리키는, 연속적으로 위치 지정된 3개의 화살표 요소로 구성된다. 도시된 예시에서, 각각의 화살표 요소는 개별 이미지 요소(63)로, 여기서는 부분적으로 채워진 삼각형으로 구성된다. 목표 거리에 가장 가까이 위치된 좌측 화살표 요소의 삼각형은 100 %의 강도를 갖는다. 중앙 화살표 요소는 70 %의 강도를 갖고, 우측 화살표 요소는 50 %의 강도를 갖는다. 개별 삼각형은 각각 윤곽선(62)에 의해 구분된다. 상이한 강도는 이러한 실시예에서 이미지 요소(63)에 의해 점유되는 디스플레이 요소(60)의 면적 부분을 전제로 한다.
도 9는 운송 수단으로부터 짧은 거리에 있는 디스플레이 요소(60)의 제2 예시적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 디스플레이 요소(60)는 다시, 도 8에 이미 도시된 표지판이다. 접근 시 표지판의 확대 및 이에 따라 수반되는 폐색의 증가로 인해 발생할 수 있는 위험한 상황에 대해, 이러한 실시예에서 안전 관련 파라미터에 따라 삼각형의 강도가 또한 조정된다. 그러나, 이러한 경우에는 이미지 요소(63)에 의해 점유되는 디스플레이 요소(60)의 면적 부분이 축소된다. 개별 삼각형의 채워진 부분의 불투명도는 여기서 변경되지 않는다. 그러나 물론, 2개의 접근법을 결합하는, 즉 추가적으로 불투명도를 또한 조정할 수 있는 가능성도 또한 존재한다.
개별 삼각형의 강도는 바람직하게는 자기 차량과 목표 요소, 즉 가상 표지판의 위치 사이의 거리뿐만 아니라, 가상 표지판과의 충돌까지의 시간에 의해서도 또한 감소된다. 강도를 조정하는 단계는, 예를 들어 다음의 로직에 따라 수행될 수 있다:
if (f강도(t) < f강도(d)) {//더 낮은 값을 결정
적용될 강도 = f강도(t);
}
if not {
적용될 강도 = f강도(d);
}
if (적용될 강도 < 현재 강도) {//강도가 낮아지는 것을 보장
현재 강도 = 적용될 강도;
}
여기서 f강도(t)는 목표 요소와의 충돌까지의 시간에 의존하여 강도를 설명하고, f강도(d)는 자기 차량과 목표 요소 사이의 거리에 의존하여 강도를 설명한다. 현재 강도는 개별 삼각형을 표현하기 위해 현재 사용되는 강도이다.
도 10은 타겟 요소와의 충돌까지의 시간(t)에 대한 디스플레이 요소의 강도의 의존성의 함수 그래프를 개략적으로 도시한다. 도시 환경의 경우, 충돌까지의 시간에 대해 1.5 초의 값이 허용되는 것으로 간주될 수 있다. 따라서, 제1 시간 값(t1), 예를 들어 t1 = 3.83초, 및 제2 시간 값(t2), 예를 들어 t2 = 1.5초 사이의 강도는 최대값(fmax)에서 0 %로 연속적으로 감소된다. 디스플레이 요소가 예를 들어 위에서 설명된 표지판의 3개의 화살표와 같이 다양한 공칭 강도를 갖는 복수의 요소로 이루어지는 경우, 각각의 요소들에 대해 다른 최대값(fmax)이 제공될 수 있다. 대안적으로, 단일 최대값(fmax)이 사용될 수 있다. 이들은 예를 들어 각 요소에 대해 공칭 강도에 대응하는 보정 계수가 곱해질 수 있다. 바람직하게는, 함수 그래프는 특히 시간(t1 및 t2)과 관련하여 조정될 수 있다. 또한, 두 시점 사이의 곡선의 프로파일도 또한 조정될 수 있다.
도 11은 목표 요소까지의 거리(d)에 대한 디스플레이 요소의 강도의 의존성의 함수 그래프를 개략적으로 도시한다. 예를 들어 제1 거리(d1), 예를 들어 d1 = 12.7 m, 및 제2 거리(d2), 예를 들어 d2 = 5 m 사이의 강도는 최대값(fmax)에서 0 %으로 연속적으로 감소될 수 있다. 이 경우, 변수(d2)는 디스플레이 요소가 시야 높이의 65 %에 대응하는 높이에 도달하는 거리로 정의될 수 있으며, 즉 여기서 디스플레이 요소는 폐색 특성을 갖는 임계적인 크기에 도달한다. 이러한 경우, 거리(d2)는 디스플레이 요소의 특정 설계에 의존한다. 변수(d1)는 변수(d2)에 의존하여, 예를 들어 d1 = d2 + 7.7 m의 형태로 정의될 수 있다. 바람직하게는, 함수 그래프는 특히 거리(d1 및 d2)와 관련하여 조정될 수 있다. 또한, 두 시점 사이의 곡선의 프로파일도 또한 조정될 수 있다.
느린 속도에서는, 충돌까지의 시간이 t1보다 더 크고, 이는 fmax의 강도로 이어지는 반면, 거리는 이미 d2보다 더 작아, 이는 0 %의 강도로 이어지는 것이 발생할 수 있다. 이러한 경우에는, 항상 보다 임계적인 파라미터, 이러한 경우에는 거리가 선택되어야 한다. 결과적으로, 강도는 0 %로 설정된다.
디스플레이 요소 또는 디스플레이 요소가 구성되는 이미지 요소의 윤곽 또는 윤곽선은, 전체 디스플레이 요소가 페이드 아웃될 때까지 100 %의 불투명도로 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들어 디스플레이 요소가 최대 크기에 도달하자마자, 전체 디스플레이 요소가 500 ms의 애니메이션 기간에 의해 페이드 아웃될 수 있다. 디스플레이 요소의 높이는 시야의 높이를 초과하지 않아야 한다. 마찬가지로, 디스플레이 요소의 개별 요소 주위의 경계 상자, 예를 들어 위에서 설명된 표지판의 3개의 화살표는 시야의 너비를 초과하지 않아야 한다. 최대 크기에 도달되는 거리뿐만 아니라, 애니메이션 기간도 또한 바람직하게는 조정 가능하다.
[1] J. L. Gabbard 외: "Behind the Glass: Driver Challenges and Opportunities for AR Automotive Applications", Proceedings of the IEEE, 102권 (2014), 124-136 페이지.
10 안전 관련 파라미터를 결정하는 단계
11 하나의 파라미터를 선택하는 단계
12 표현될 디스플레이 요소의 강도를 조정하는 단계
13 표현될 디스플레이 요소를 출력하는 단계
20 장치
21 입력부
22 분석 모듈
23 제어 모듈
24 조절 모듈
25 메모리
26 출력부
27 사용자 인터페이스
30 장치
31 메모리
32 프로세서
33 입력부
34 출력부
40 운송 수단
41 증강 현실 헤드 업 디스플레이
42 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 제어 디바이스
43 카메라
44 센서 시스템
45 네비게이션 시스템
46 데이터 전송 유닛
47 지원 시스템
48 메모리
49 네트워크
50 이미징 유닛
51 광학 모듈
52 광학 컴포넌트
53 프로젝션 표면
60 디스플레이 요소
61 목표 요소
62 윤곽선
63 이미지 요소
64 시야
d 거리
P 파라미터
t 시간

Claims (13)

  1. 운송 수단(40)을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)의 디스플레이를 제어하기 위한 방법으로서,
    - 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)를 결정하는 단계(10); 및
    - 상기 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)에 따라 목표 요소(61)의 위치에서 상기 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)를 통해 표현될 디스플레이 요소(60)의 강도를 조정하는 단계(12)
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)는 상기 목표 요소(61)에 대한 상기 운송 수단(40)의 거리(d) 및 상기 목표 요소(61)와의 충돌까지의 시간(t) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 강도는, 상기 목표 요소(61)에 대한 상기 운송 수단(40)의 거리(d) 및 상기 목표 요소(61)와의 충돌까지의 시간(t) 중 적어도 하나가 줄어듦에 따라, 감소하는 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 요소(60)의 크기는 상기 강도를 조정하는 단계(12)에서 고려되는 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 목표 요소(61)까지의 상기 운송 수단(40)의 거리(d), 및 상기 목표 요소(61)와의 충돌까지의 시간(t)이 둘 다 결정되고, 상기 결정된 거리(d) 및 시간(t) 중 하나가 상기 디스플레이 요소(60)의 강도를 조정하는 단계(12)를 위한 파라미터(P)로서 선택(11)되고, 상기 결정된 거리(d) 및 시간(t) 중 상기 하나는 그 대응 강도가 상기 결정된 거리(d) 및 시간(t) 중 다른 하나의 대응 강도보다 낮은 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 강도는 상기 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)에 따라 공칭 강도의 100 % 내지 0 %에서 조정될 수 있는 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 요소(60)의 상기 강도는 상기 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)에 따라 단지 감소되지만, 그러나 다시 증가되지는 않는 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 요소(60)의 윤곽선(62)은 변경되지 않고 가시적으로 유지되는 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 요소(60)의 상기 강도를 조정하는 단계(12)를 위한 함수는 상기 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)에 따라 조정될 수 있는 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 요소(60)는 네비게이션 표시 또는 경고 표시인 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 목표 요소(61)는 장애물 또는 교차로인 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법.
  10. 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터가, 운송 수단(40)을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)의 디스플레이를 제어하기 위한 제1항 또는 제2항에 따른 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법의 단계들을 실행하게 하는 명령어들을 갖는, 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  11. 운송 수단(40)을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)의 디스플레이를 제어하기 위한 장치(20)로서,
    - 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)를 결정(10)하기 위한 분석 모듈(22); 및
    - 상기 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)에 따라 목표 요소(61)의 위치에서 상기 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)를 통해 표현될 디스플레이 요소(60)의 강도를 조정(12)하기 위한 제어 모듈(23)
    을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 안전 관련 파라미터(P)는 상기 목표 요소(61)에 대한 상기 운송 수단(40)의 거리(d) 및 상기 목표 요소(61)와의 충돌까지의 시간(t) 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 제어 모듈(23)은, 상기 목표 요소(61)에 대한 상기 운송 수단(40)의 거리(d) 및 상기 목표 요소(61)와의 충돌까지의 시간(t) 중 적어도 하나가 줄어듦에 따라, 상기 강도를 감소시키도록 구성되는 것인, 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 장치.
  12. 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)를 구비하는 운송 수단(40)에 있어서,
    상기 운송 수단(40)은 제11항에 따른 장치(20)를 포함하거나, 또는 상기 증강 현실 헤드 업 디스플레이(41)의 디스플레이를 제어하기 위한 제1항 또는 제2항 에 따른 운송 수단을 위한 증강 현실 헤드 업 디스플레이의 디스플레이를 제어하기 위한 방법을 실행할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 증강 현실 헤드 업 디스플레이를 구비하는 운송 수단.
  13. 삭제
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